Часть 1. Расчет болтовых соединений

А.С.Шмялин

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ КОНСТРУКЦИЙ

 

Пояснительная записка

к курсовой работе

 

 

ТТС.КР13ША.0000

 

По дисциплине «Прикладная физика»

 

Специальность «Атомные и тепловые станции»

 

Группа 2037/1

 

Руководитель работы: старший преподаватель	___________	В.С.Бурлуцкий
Допущена к защите:   «___»_________2013 года	___________	Зав. кафедрой ТТС К.П.Манжула

 

Санкт-Петербург

 

РЕФЕРАТ

 

с.48, рис.19, табл.8 черт.1

БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, СОЕДИНЕНИЕ С ЗАЗОРОМ, СОЕДИНЕНИЕ БЕЗ ЗАЗОРА, УЗЕЛ ФЕРМЫ, ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВАЛ, РЕДУКТОР, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

В курсовой работе выполнены расчет и проектирование болтового соединения фланцев барабана грузоподъемного крана, узла фермы в сварном и заклепочном исполнении, промежуточного вала зубчатой передачи.

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................. 4

1. Задание 1. РАСЧЕТ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ................................................................... 5

1.1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ………………………………..............................................5

1.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ……………………………………………………………………….5

1.3. РАСЧЕТ БОЛТОВ…………………………………………………………………………….6

1.3.1. Болтовое соединение с зазором.............................................................. 6

1.3.2. Болтовое соединение без зазора........................................................... 10

2. Задание 2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА ФЕРМЫ............................................... 12

2.1.ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ………………………………………………………………12

2.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.........…………………………………………………………..…....12

2.3 РАСЧЕТ УСИЛИЙ……………………………………………………..………………..……13

2.4 ВЫБОР УГОЛКОВ…………………………………………………………………….…..….14

2.5 РАСЧЁТ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ………………………………………………….....16

2.6 РАСЧЕТ ЗАКЛЁПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ……………………………………….…….18

3. Задание 3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА………………………………………………………………………………………………..….21

3.1.Исходные данные и расчеты………………………………………………….…21 3.2. Выбор материала………………………………......................................................22 3.3.Расчет допускаемых напряжений…………………………………………...…23 3.3.1.Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость…………………………………………………………………..………………..….……...24 3.3.2.Допускаемые напряжения изгиба при расчете на усталость………………….…25 3.4.Параметры зубчатых колес…………………………………………………….….28 3.4.1. Определение межосевого расстояния………………………………………….…..29 3.4.2. Расчет прочности зубьев по контактным напряжениям……………………..31 3.4.3. Расчет прочности зубьев по напряжениям изгиба…………………………….….32 3.5.Расчет вала………………...……………………………………………………….…….33 3.5.1. Определение сил в зацеплении……………………………………………………....33 3.5.2. Определение длины вала………………………………………………………….….34 3.5.3.Выбор расчетной схемы и определение расчетных нагрузок……………….…..34 3.6.Построение эпюр моментов………………………………………..………….…38 3.6.1.Эпюры изгибающих моментов…………………………………………………….…..38 3.6.2.Эпюра крутящих моментов………………………………………………………….…39 3.6.3.Эпюры суммарного и приведенного моментов…………………….………………40 3.7. Построение теоретического профиля вала……………………………....42 3.8. Подбор подшипников……………………………………………..……………...….43 3.9. Построение реального профиля вала……………………………………….44 3.10.Подбор шпонок……………………………………………..…………………..………45 ЗаКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….47 ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………...48

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью выполнения данной курсовой работы является приобретение знаний о критериях прочности различных узлов машиностроительных конструкций, приобретение навыков расчета и проектирования данных узлов.

Курсовая работа состоит из трех частей.

Задачей части 1 является расчет болтовых соединений фланцев муфты и обечайки барабана механизма подъема грузоподъемного крана.

Через рассчитываемые болты передается крутящий момент от редуктора к барабану и посредством указанного момента удерживается груз. Болтовое соединение относится к ответственным узлам крана. В случае разрушения болтов возможно падение груза и разрушение конструкций. Все это может привести к аварии, несчастным случаям и значительным экономическим потерям.

Задачей части 2 является расчет и проектирования узла фермы.

Ферма – это стержневая система, все элементы которой работают в условиях растяжения – сжатия. Она состоит из прямых стержней и нагружена в узлах соединения стержней между собой. При неправильном расчете и конструировании узла фермы возможны аварии, а, следовательно, экономические потери и травмирование людей.

Задачей части 3 является расчет и проектирования промежуточного вала зубчатой передачи и связанных с ним деталей: зубчатых передач, шпонок, опорных подшипников.

Передача движения в данном задании осуществляется от ведущего вала через пару цилиндрических зубчатых колес с передаточным числом i1. Крутящий момент от промежуточного вала передается через зубчатую пару с передаточным числом i2 на ведомый вал. В данном задании зубчатые колеса передачи прямозубые и крепятся на валу при помощи шпонки. Опорами вала служат подшипники качения, смонтированные в одном корпусе редуктора.

Часть 1. РАСЧЕТ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Рассчитываемое болтовое соединение является частью конструкции барабана механизма подъема грузоподъемного крана. Узел с обозначением необходимых для расчета размеров представлен на рис.1.

 

Рис.1. Схема рассчитываемого узла

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для расчета (табл.1) приняты в соответствии с заданием преподавателя.

Таблица 1

Исходные данные для расчета

№ п/п	Наименование параметра	Обозна- чение	Единица измерения	Величина
1.	Грузоподъемность	Q	т	13
2.	Характеристика полиспаста	a	–	1
3.	Кратность полиспаста	m	–	2
4.	Диаметр каната	dк	мм	600
5.	Диаметр барабана по дну канавки	Dбар	мм	12
6.	Диаметр расположения болтов	Dбол	мм	540
7.	Количество болтов	zбол	шт.	6
8.	Характер установки болтов	с зазором и без зазора

 

РАСЧЕТ БОЛТОВ

РАСЧЕТ УСИЛИЙ

Составим уравнения равновесия.

 

∑Y:-P-P₃∙Cos45⁰-P₂∙Cos45⁰=0 (1)

 

∑X:P₁–P₄-P₃∙Sin45⁰+P₂∙Sin45⁰=0. (2)

 

Из уравнения (1) получаем:

-10+130/√2- P₂/√2=0,

P₂= 116 кН.

Из уравнения (2) получаем:

P₁-40 +130/√2+ P₂/√2 =0,

P₁ = -190 кН.

 

ВЫБОР УГОЛКОВ

Далее, будем понимать под номером стержня индекс соответствующего усилия, показанного на рис. 5. А сами стержни изготовлены из двух равнополочных уголков, как показано на рис.5. Все стержни выполнены из стали марки Ст3, у которой допускаемые напряжения, при растяжении и сжатии,

.

Стержень 1 работает на сжатие, и т.к. в качестве стержня 1 используется два равнополочных уголка, усилие на каждый уголок будет в два раза меньше, чем на весь стержень.

В дальнейшем используются: - коэффициент продольного изгиба центрально сжатых элементов, и - гибкость элемента.

, где при [λ] = 120 [3], а – площадь сечения уголка.

Выбираем равнополочный уголок №12,5 с площадью сечения 22 с и толщиной полки 9мм [4].

λ ,

где i ,, , т.к. стержни изгибаются под углом из плоскости фермы, и - длина стержня. i =4,86 см [4].

λ = .

Принимаем λ = 90, φ=0,69 [3].

Выбираем равнополочный уголок №10 с толщиной полки 7 мм и площадью сечения 13,75 [4]. i = 3,88 см [4]

λ = .

Принимаем λ = 70, φ = 0,81 [3]

Выбираем равнополочный уголок №9 с толщиной полки 7 мм и площадью сечения 12,28 [4]. i = 3,49 [4]

λ = .

В итоге оставляем для стержня 1 равнополочный уголок №9 с толщиной полки 7 мм.

Стержень 2 работает на растяжение.

В итоге выбираем для стержня 2 равнополочный уголок №7,5 с площадью сечения 7,39 и толщиной полок 5мм [4].

Стержень 3 работает на сжатие.

,

где λ = 120, φ = 0,45 [3]

.

Выбираем уголок №10 с толщиной полок 10 мм и площадью сечения 19,24 [4].

i=3,84см [4].

λ = .

Принимаем при λ =90 [3].

Выбираем равнополочный уголок №9 с толщиной полок 7мм и площадью сечения 12,28 [4].

[4].

λ = .

В итоге оставляем для стержня 3 равнополочный уголок №9 с толщиной полок 7мм и площадью сечения 12,28 кв.см.

РАСЧЁТ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Выбираем косынку толщиной 7мм, как максимальную толщину уголка.

В данном случае сварной шов будет нестандартным. Но все равно горизонтальный и вертикальный катеты равны, а срез будет идти по линии S (рис. 6). Усилия передаются на сварные швы равномерно, так как оси действия сил совпадают с осями проходящими через центр тяжести данного стержня (системы уголков).

Рис. 6. Схема сварного шва

Для стержня 1 длина катетов =7мм, где t – толщина полки уголка, - толщина косынки. Сила среза .

Условие прочности на срез, с учетом того, что кол-во плоскостей среза равно четырём, выглядит следующим образом:

, где , а .

Отсюда расчётная длина сварного шва выражается следующим образом:

.

В итоге получаем - длина сварных швов стержня.

Для стержня 2 длина катетов =5мм, , .

.

В итоге получаем - длина сварных швов стержня.

Для стержня 3 длина катетов =7мм, , .

.

В итоге получаем - длина сварных швов стержня.

 

 

Рис. 7. Схема узла фермы со сварным соединением

2.6 РАСЧЁТ ЗАКЛЁПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Вариант заклепочного соединения который наиболее подходит для нашего узла представлен на рис.8.

 

 

 

Рис. 8. Схема заклёпочного соединения

Заклёпки работают на срез, а число плоскостей среза равно одному. Следовательно условие прочности в этом случае будет выглядеть следующим образом:

; , где z – число заклёпок, а d – диаметр заклёпки.

Для расчёта заклёпочного соединения, необходимо задать диаметр заклёпок. Диаметр заклепки определяем по формуле d=2 . Выбранная толщина косынки , тогда диаметр всех заклепок d= 2 .

При этом также надо учесть, что количество заклёпок не может быть меньше двух, иначе будет шарнир; а также то, что центры заклёпок должны лежать на линии, проходящей через центр тяжести, иначе будут возникать дополнительные моменты.

Число заклёпок будет определяться выражением:

.

 

Стержень 1:

Следовательно, для стержня 1(верхний пояс) принимаем число заклёпок равное 9.

Стержень 2:

Следовательно, для стержня 2 (раскос) принимаем число заклёпок равное 7.

Стержень 3:

Следовательно, для стержня 3 (раскос) принимаем число заклёпок равное 8.

 

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И РАСЧЁТЫ

Таблица 3

Исходные данные

Параметры
Мкр, Н×м	n, об/мин	i1	i2	φ1	φ2	Вид зацепления
		4,5	5,0			прямозубое	1,2	1,1	1,3

 

где М_кр – крутящий момент, переданный от промежуточного вала через зубчатую пару с передаточным числом i₂ на ведомый вал II; n – число оборотов вала в минуту; i₁, i₂ – передаточные числа; φ₁, φ₂ – углы между осями зубчатых колес; l₁, l₂, l₃ – соответственно расстояния между левой опорой и колесом, колесом и шестерней, шестерней и правой опорой; В_к – ширина колеса; В_ш – ширина шестерни.

Определим момент М и число оборотов n для колеса и шестерни ведущего и ведомого валов:

; (1)

, (2)

где i - передаточное число; - число оборотов шестерни; - число оборотов колеса; - крутящий момент шестерни; - крутящий момент колеса; - коэффициент полезного действия, принимаем =0,97 [6].

Для передачи I: на валу закреплено колесо, поэтому = и . Согласно формулам (1),(2) получим:

= =585 об/мин;

= .

Для передачи II: на валу закреплена шестерня, поэтому = и . Согласно формулам (1),(2) получим:

= = 26 об/мин;

= .

Таблица 4

Характеристики промежуточного вала

	Момент на колесе, Н м	Момент на шестерне, Н м	Число оборотов колеса, об/мин	Число оборотов шестерни, об/мин
Первая передача		206,2
Вторая передача

3.2. ВЫБОР МАТЕРИАЛА

Выбор материала для колес и шестерен зависит от величины крутящего момента, который действует на них. Если М >200 кН - это тяжелонагруженная передача. В нашем случае все крутящие моменты больше 200.

Для колеса и шестерни передачи I выбираем Сталь 40Х ГОСТ 8479-70. Для колеса выбираем сечение поковки 501-800 мм, твердость =390, для шестерни - сечение поковки 101-321 мм, твердость = +50= =390+50= 440[1].

Для колеса и шестерни передачи II выбираем Сталь 40Х ГОСТ 8479-70.

Для колеса выбираем сечение поковки 501-800 мм, твердость =390, для шестерни - сечение поковки 101-321 мм, твердость = +50= =390+50= 440[1].

 

Параметры зубчатых колес

 

Расчет вала

 

Определение длины вала

 

Определяем расстояния между опорами и зацеплениями:

Согласно таблице 1:

Общая длина вала L= =74,8+48+88,4=211,2 мм.

 

Построение эпюр моментов

Эпюры изгибающих моментов

 

Так как силы действуют на вал в двух плоскостях, следовательно, эпюры необходимо также строить в двух плоскостях XOY и XOZ.

Рассмотрим силы, действующие в плоскости XOZ(см. рис.12).

Напишем сумму моментов для 1-го участка:

, где 0 £х£

М(0)=0;

М()= Нм

Сумма моментов для 2-го участка:

, где 0 £х£

М(0)= Нм; М()= Нм

Сумма моментов для 3-го участка:

, где 0 £х£

М(0)= Нм;

М()= =811,6Нм

 

Построим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости:

 

Рис.13 Эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости

 

Рассмотрим силы, действующие в плоскости XOY(см.рис.12).

Напишем сумму моментов для 1-го участка:

, где 0 £х£ ;

М(0)=0;

М()=- H м.

Сумма моментов для 2-го участка:

, где 0 £х£ ;

М(0)= Н м; М()= Н м.

Сумма моментов для 3-го участка:

, где 0 х ;

М()= Н м.

М(0)= Н м;

Построим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости:

 

 

 

 

Рис.14 Эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости

Эпюра крутящих моментов

 

Крутящий момент передается валу колесом и снимается шестерней, но моменты на них одинаковы, следовательно, эпюра крутящего момента будет выглядеть следующим образом:

 

Рис.15 Эпюра крутящих моментов

Выбор подшипников

 

Выбираем роликовые радиальные однорядные подшипники, так как у нас отсутствуют осевые нагрузки, и наши опоры находятся в одном корпусе. Подшипники подбираем по динамической грузоподъемности C, которая рассчитывается по следующей формуле:

 

(25),

где P – эквивалентная нагрузка, которая вычисляется по следующей формуле:

 

(26),

где V – коэффициент вращения, равный 1 (при вращении внутреннего колеса),

k_T – температурный коэффициент, равный 1 при рабочей температуре подшипника t<100^o,

k_δ – коэффициент безопасности, который принимаем 1.4 [4] (для среднего режима работы),

F_a, F_r – радиальная и осевая нагрузки в опорах, F_a=0, → принимаем X=1, Y=0 [4],

L_h – номинальная долговечность, которую мы приняли равной 10000 часам

n – частота вращения, равная 130об/мин,

m – показатель степени, который для роликовых подшипников равен 10/3.

По формулам (26) и (25) рассчитываем эквивалентную нагрузку и динамическую грузоподъемность в опорах А и В:

 

Тогда в соответствии с ГОСТ 8328-75 мы выбираем подшипники, данные о которых приведены в таблице 5.

Таблица 8

Параметры подшипников

Тип: 2307	Тип:2308
СA, кН	d1,мм	D1,мм	B1,мм	CB,кН	d2,мм	D2,мм	B2,мм
53,66				63,15

 

Подбор шпонок

Для закрепления зубчатого колеса и шестерни на валу необходимы шпонки. Выбираем призматические шпонки, изготовленные из стали 45,с пределом текучести МПа.

; (30)

t= £[t], (31)

где - напряжение смятия; [ ] -допускаемое напряжение смятия; [ ]=0,8 =0,8·315=252 МПа; [t] - допускаемое касательное напряжение; [t]=0,6[ ]=0,6·252=151,2 МПа; с - число шпонок; h - высота шпонки; - рабочая длина шпонки;

, (32)

где - длина шпонки; принимается = -(5…10) мм [1]; b - ширина шпонки; d - диаметр вала.

Определим параметры и количество шпонок для зубчатого колеса.

Выбираем шпонку сечением b x h =14 x 9. Найдем длину шпонки: = - 5 = 40 - 5=35 мм; принимаем =35 мм. Рабочая длина шпонки согласно формуле(32): =35 - 14=21 мм. Найдем количество шпонок из формулы(31):

, принимаем с=1.

Проверим шпонку на смятие:

Условие не выполняется,следовательно принимаем с=2.

Проверим шпонки на смятие:

Окончательно выбираем 2 шпонки 14х9х35 ГОСТ 23360-78.

Определим параметры и количество шпонок для шестерни. Выбираем шпонку сечением b x h =14 x 9. Найдем длину шпонки: = - 7=68 - 5= 63 мм; принимаем =63 мм. Рабочая длина шпонки согласно формуле(32): =63 - 14=49 мм. Найдем количество шпонок из формулы(31):

, принимаем с=1.

Проверим шпонку на смятие:

;

Окончательно выбираем 1 шпонку 14 x 9 x 63 ГОСТ 23360-78.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В результате выполнения курсовой работы были рассчитаны и спроектированы болтовые соединения с зазором и без зазора, узел фермы, промежуточный вал зубчатой передачи.

По части 1. В результате выполненного расчета болтового соединения фланцев барабана следует:

в случае установки болтов с зазором должны быть использованы болты с резьбой М16 и более;

в случае установки болтов без зазора должны быть использованы болты с резьбой М10 и цилиндрической частью диаметром 11.

По части 2. Для заданных усилий и конструкции фермы были приняты следующие стержни:

для пояса уголки №9 с толщиной полок 7 мм, для правого раскоса уголки №7,5 с толщиной полок 5 мм, а для левого раскоса уголки №9 с толщиной 7 мм. Была выбрана косынка с толщиной 7 мм. Длины сварных швов: на поясе – 155 мм, на правом раскосе-165 мм, а на левом раскосе – 140 мм. В случае заклёпочного соединения, представленного на рис. 5, количество заклёпок (с диаметром 14 мм) на поясе - 9, на правом раскосе – 7, на левом раскосе-8.

По части 3. В результате выполненного расчета параметров промежуточного вала, зубчатой передачи, шпонок, опорных подшипников следует:

Общая длина вала L=211,2 мм, материал: углеродистая сталь 45 ГОСТ 8479-70.

Параметры зубчатой передачи указаны в таблице 6 Для колеса и шестерни передачи I выбираем Сталь 40Х ГОСТ 8479-70. Для колеса выбираем сечение поковки 501-800 мм, твердость HB =390, для шестерни - сечение поковки 101-321 мм, твердость HB =440. Для колеса и шестерни передачи II выбираем Сталь 40Х ГОСТ 8479-70. Для колеса выбираем сечение поковки 501-800 мм, твердость HB =390, для шестерни - сечение поковки 101-321 мм, твердость HB =440

Для закрепления зубчатого колеса и шестерни на валу выберем призматическую шпонку 14 x 9 x 63 ГОСТ 23360-78. Материал: сталь 45

Выбираем роликовые радиальные однорядные подшипники, параметры которых приведены в таблице 5.

 

.

 

Литература

 

1. ИВАНОВ М.Н. Детали машин – 5-е изд., перераб. – М.: Высш. шк., 1991

2. ГОСТ 24705-2004 Резьба метрическая

3. Справочник по кранам Гохберг М.М. т.I

4. ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные

5. ГОСТ 14797-85 Заклёпки с полукруглой головкой (повышенной точности)

6. Гохберг М.М., Справочник по кранам, Т. 2, Л, 1988, 594 с.

7. Анурьев В.И., Справочник конструктора-машиностроителя, Т. 2, М, 1979, 560 с.

 

А.С.Шмялин

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ КОНСТРУКЦИЙ

 

Пояснительная записка

к курсовой работе

 

 

ТТС.КР13ША.0000

 

По дисциплине «Прикладная физика»

 

Специальность «Атомные и тепловые станции»

 

Группа 2037/1

 

Руководитель работы: старший преподаватель	___________	В.С.Бурлуцкий
Допущена к защите:   «___»_________2013 года	___________	Зав. кафедрой ТТС К.П.Манжула

 

Санкт-Петербург

 

РЕФЕРАТ

 

с.48, рис.19, табл.8 черт.1

БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, СОЕДИНЕНИЕ С ЗАЗОРОМ, СОЕДИНЕНИЕ БЕЗ ЗАЗОРА, УЗЕЛ ФЕРМЫ, ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВАЛ, РЕДУКТОР, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

В курсовой работе выполнены расчет и проектирование болтового соединения фланцев барабана грузоподъемного крана, узла фермы в сварном и заклепочном исполнении, промежуточного вала зубчатой передачи.

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................. 4

1. Задание 1. РАСЧЕТ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ................................................................... 5

1.1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ………………………………..............................................5

1.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ……………………………………………………………………….5

1.3. РАСЧЕТ БОЛТОВ…………………………………………………………………………….6

1.3.1. Болтовое соединение с зазором.............................................................. 6

1.3.2. Болтовое соединение без зазора........................................................... 10

2. Задание 2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА ФЕРМЫ............................................... 12

2.1.ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ………………………………………………………………12

2.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.........…………………………………………………………..…....12

2.3 РАСЧЕТ УСИЛИЙ……………………………………………………..………………..……13

2.4 ВЫБОР УГОЛКОВ…………………………………………………………………….…..….14

2.5 РАСЧЁТ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ………………………………………………….....16

2.6 РАСЧЕТ ЗАКЛЁПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ……………………………………….…….18

3. Задание 3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА………………………………………………………………………………………………..….21

3.1.Исходные данные и расчеты………………………………………………….…21 3.2. Выбор материала………………………………......................................................22 3.3.Расчет допускаемых напряжений…………………………………………...…23 3.3.1.Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость…………………………………………………………………..………………..….……...24 3.3.2.Допускаемые напряжения изгиба при расчете на усталость………………….…25 3.4.Параметры зубчатых колес…………………………………………………….….28 3.4.1. Определение межосевого расстояния………………………………………….…..29 3.4.2. Расчет прочности зубьев по контактным напряжениям……………………..31 3.4.3. Расчет прочности зубьев по напряжениям изгиба…………………………….….32 3.5.Расчет вала………………...……………………………………………………….…….33 3.5.1. Определение сил в зацеплении……………………………………………………....33 3.5.2. Определение длины вала………………………………………………………….….34 3.5.3.Выбор расчетной схемы и определение расчетных нагрузок……………….…..34 3.6.Построение эпюр моментов………………………………………..………….…38 3.6.1.Эпюры изгибающих моментов…………………………………………………….…..38 3.6.2.Эпюра крутящих моментов………………………………………………………….…39 3.6.3.Эпюры суммарного и приведенного моментов…………………….………………40 3.7. Построение теоретического профиля вала……………………………....42 3.8. Подбор подшипников……………………………………………..……………...….43 3.9. Построение реального профиля вала……………………………………….44 3.10.Подбор шпонок……………………………………………..…………………..………45 ЗаКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….47 ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………...48

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью выполнения данной курсовой работы является приобретение знаний о критериях прочности различных узлов машиностроительных конструкций, приобретение навыков расчета и проектирования данных узлов.

Курсовая работа состоит из трех частей.

Задачей части 1 является расчет болтовых соединений фланцев муфты и обечайки барабана механизма подъема грузоподъемного крана.

Через рассчитываемые болты передается крутящий момент от редуктора к барабану и посредством указанного момента удерживается груз. Болтовое соединение относится к ответственным узлам крана. В случае разрушения болтов возможно падение груза и разрушение конструкций. Все это может привести к аварии, несчастным случаям и значительным экономическим потерям.

Задачей части 2 является расчет и проектирования узла фермы.

Ферма – это стержневая система, все элементы которой работают в условиях растяжения – сжатия. Она состоит из прямых стержней и нагружена в узлах соединения стержней между собой. При неправильном расчете и конструировании узла фермы возможны аварии, а, следовательно, экономические потери и травмирование людей.

Задачей части 3 является расчет и проектирования промежуточного вала зубчатой передачи и связанных с ним деталей: зубчатых передач, шпонок, опорных подшипников.

Передача движения в данном задании осуществляется от ведущего вала через пару цилиндрических зубчатых колес с передаточным числом i1. Крутящий момент от промежуточного вала передается через зубчатую пару с передаточным числом i2 на ведомый вал. В данном задании зубчатые колеса передачи прямозубые и крепятся на валу при помощи шпонки. Опорами вала служат подшипники качения, смонтированные в одном корпусе редуктора.

Часть 1. РАСЧЕТ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Рассчитываемое болтовое соединение является частью конструкции барабана механизма подъема грузоподъемного крана. Узел с обозначением необходимых для расчета размеров представлен на рис.1.

 

Рис.1. Схема рассчитываемого узла

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для расчета (табл.1) приняты в соответствии с заданием преподавателя.

Таблица 1